Maquinaria de Desmonte y Movimiento de Tierras

7/16/2019 Maquinaria de Desmonte y Movimiento de Tierras

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Mecanizacion Agricola UNSA

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CAPITULO V MAQUINARIA DE DESMONTE YMOVIMIENTO DE TIERRAS

OBJETIVOSEl alumno debe:Conocer las principales máquinas utilizadas en el desmonte y movimiento detierras.

DESARROLLOEn el trabajo agrícola, hay ocasiones en que se necesita:

- Incorporar nuevas tierras a la agricultura a través de irrigaciones,colonizaciones en la selva, etc.

- Mejorar la productividad de tierras existentes a través de obras de drenaje,nivelación, construcción de caminos, construcción de terrazas, etc.

- Proteger tierras existentes, a través de defensas ribereñas, diques, etc.

Para realizar estas labores se utiliza la maquinaria de desmonte y movimiento detierras.

DESMONTEConjunto de operaciones que permiten eliminar total o parcialmente la vegetación(árboles, arbustos, hierba, etc.) u obstáculos (piedras, raíces, tocones, etc.)existentes en los terrenos.La maquinaria a emplear en estas operaciones depende del tamaño y densidad dela vegetación. Cuando sólo existen algunos árboles o arbustos no hay nada mejorque removerlos del terreno tirando de ellos con un cable asistido por un winchemanual o un tractor. La mayoría de operaciones de desmonte en el campo serealizan con el tractor, pero cuando el número de árboles y arbustos es dealrededor de 500 o mas por hectárea, el costo de tirar de ellos individualmentepuede resultar prohibitivo.Los factores a considerar para elegir entre desmonte manual o mecánico son:

- el costo del desmonte;- el valor de la madera u otros productos; y- el daño al suelo y el ambiente, debido a las operaciones del desmonte.

La destrucción del suelo superficial puede ser seria si este es delgado, contiene lamayoría de la materia orgánica y descansa sobre subsuelo casi estéril (como ocurreen nuestra selva).

MOVIMIENTO DE TIERRASConjunto de operaciones que permiten trasladar volúmenes de materiales (tierra,piedras, rocas, etc.) de un lugar a otro con el fin de nivelar terrenos, construirterrazas, ampliar terrenos, construir el sistema de riego mayor, drenar sueloshúmedos, construir diques de protección, etc.

En operaciones de desmonte y movimiento de tierras de gran tamaño esimportante sincronizar las distintas etapas para evitar problemas como:




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- rebrote de la vegetación,- inundación por lluvias,- inundaciones por crecidas de ríos, etc.

Debido a la gran fuerza de tracción necesaria, en operaciones de desmonte ymovimiento de tierras se utilizan ampliamente los tractores de oruga. A manera de

guía, se muestra en el cuadro 1, información sobre los tractores de orugaCaterpillar.

CUADRO 1. CARACTERÍSTICAS DE TRACTORES UTILIZADOS EN LABORESDE DESMONTE Y MOVIMIENTO DE TIERRAS

MODELO POTENCIA

(KW)

CILINDROS PRESION SOBRE EL

SUELO (BAR)

D3B 48 4 0.58

D4E 56 4 0.72

D5B 78 6 0.64D6D 104 6 0.65

D7G 149 6 0.71

D8K 224 6 0.89

D9H 306 6 1.01

D10 522 V12 1.52 observe como entre el D3B y el D10, la potencia se incrementa en mas de 10 veces, pero la

presión sobre el suelo en menos de 3 veces.Como valor de referencia, la presion ejercida sobre el suelo por un hombre que pesa 70 kg ytiene un area de apoyo en los zapatos de 300 cm2, seria de 0,233 Kg/cm2, esto es 0,233 bar.

La maquinaria mas utilizada en labores de desmonte y movimiento de tierras es:

1 HOJAS EMPUJADORASSon hojas metálicas rectangulares de gran dimensión (ej. 2,5 m ancho x 0,7 malto), que se colocan en la parte delantera del tractor y que se utilizan pararemover y empujar materiales de un lugar a otro.Son adecuadas para trasladar materiales a distancias menores de 100 m.

Figura 1. Tractor de orugas equipado con hoja empujadora.




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Las hojas empujadoras son de dos tipos: rectas y angulables.

1.1 HOJAS EMPUJADORAS RECTAS

Se les conoce también como bulldozer. En ellas, el ángulo entre la hoja y la

dirección de avance es siempre un ángulo recto.

Figura 2. Tractor con hoja empujadora recta (izquierda) y tractor deorugas de 265 Kw. y 44 500 Kg. equipado con hoja empujadora angulable

(derecha).

1.2 HOJAS EMPUJADORAS ANGULABLES

Se les denomina también angledozer. Pueden ser reguladas para que formen unángulo con la dirección de avance; en el caso de que deseemos dejar el materialhilerado a un lado o para labores especiales de construcción.

Las hojas empujadoras pueden ir montadas en tractores de ruedas o de orugas,estos últimos son los mas utilizados ya que las fuerzas de tracción requeridas enoperaciones de desmonte y movimiento de tierras son grandes.

Figura 3. Vista de las inclinaciones de una hoja angulable.




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2 RASTRILLOSSon implementos similares a peines gigantescos, con dientes bastante robustos;que se utilizan para empujar y trasladar materiales de regulares dimensiones(piedras grandes, raíces, tallos, etc.) sin mover los materiales mas finos (arena,piedras pequeñas, suelo, tallos pequeños, etc.)

2.1 RASTRILLOS PARA MALEZAS

Tiene dientes de gran longitud (1 a 1,75 m) y bastante curvados.

Figura 4. Rastrillo de tallos y malezas.

2.2 RASTRILLOS PARA RAICES

Tiene dientes de longitud media y curvatura menor que los anteriores.

Figura 5. Rastrillo para raices.

2.3 RASTRILLOS PARA ROCAS

Tienen dientes cortos, de curvatura ligera y extremadamente robustos.

Existen unos rastrillos utilizados para el desempiedre de terrenos con piedras dediámetro menor a 0,2 m. Constan de un eje con dedos que giran en sentidocontrario a la dirección de avance del tractor y a una profundidad de 0,1 m. El




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rastrillo extrae y deja las piedras hileradas.Luego estas piedras son recogidas por un elevador de piedras, (formado por unacuchilla, una cadena elevadora y resortes; que hacen vibrar las barras de la cadenapara evitar atoros.) y transportadas hacia la zona donde se desea descargarlas.

Figura 6. Rastrillo para rocas.

3 CORTADORASSe emplean para cortar malezas, arbustos y árboles.

3.1 CORTADORAS DE ÁRBOLES

Son de 2 tipos: de hoja empujadora y de tijera hidráulica.

- De hoja empujadora, es una hoja empujadora a la que se le adiciona una cuchillaen la parte inferior y una barra guía o viga en la parte superior de la hoja (paradoblar los troncos de los árboles y hacer mas fácil el corte). Algunas veces la hojalleva un espolón o cuchilla lateral, denominándose a esta conformación como “HojaK/G.” Estas hojas pueden cortar árboles de diámetros grandes (0,6 o mas metros).

(a) (b)

Figura 7. Cortadora de hoja equipada con viga de empuje y rastrillo (a), yhoja K/G (b)




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Figura 8. Hoja K/G.

- Hidráulicas de tijera, similares a una tijera gigantesca, cuyos brazos se cierrangracias a la acción de cilindros hidráulicos. El diámetro de árbol que pueden cortardepende de la potencia de la máquina y la dureza de la madera, pero por lo generalcortan árboles de diámetro menor a 0,5 m (madera blanda) ó 0.35 m (maderadura).

Figura 9. Cortadora de árboles de tijera hidráulica.

A manera de referencia, las tablas a continuación muestran información sobreeliminación de vegetación en Muara Marah, Indonesia.

CUADRO 2. CARACTERÍSTICAS DE LA VEGETACIÓN ELIMINADA EN MUARAMARAH, INDONESIA.

Diámetro del tallo en cm Número de tallos/ha (rango)

0 – 15 No contados

15 – 29 76 –107

30 – 39 16 – 45

40 – 49 14 – 34

50 – 59 16 –19

Mayor a 60 22 – 27

TOTAL por Hectárea 149 – 217




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CUADRO 3. CONSUMO DE MANO DE OBRA EN LABOR DE ELIMINACIÓN DELA VEGETACIÓN MOSTRADA EN EL CUADRO ANTERIOR EN MUARA MARAH,

INDONESIA.

LABOR HOMBRE/(DIA-HA)

Corte de arbustos 18

Corte de árboles con motosierra, operadores 3Asistentes 3

Quemado 2

Primer reapilado 18

Requemado 3

Limpieza final: motosierra operadores 2

Asistentes 2

TOTAL 51

3.2 CORTADORAS DE RAICES Son brazos con rejas grandes en forma de “V”. Estas rejas se desplazan debajo dela superficie (subsuperficiales) cortando las raíces. Pueden trabajar hasta 0,7m deprofundidad.

Figura 10. Vista posterior de una cortadora de raíces.

3.3 CORTADORAS DE TALLOS

Son cilindros de gran tamaño (diámetro de 2 m y peso de 30 ton), que llevancuchillas en su periferia y trabajan desplazándose sobre el material a cortar otrozar, aplastándolo y cortándolo en trozos de 0,1 m.

Figura 11. Cortadora de tallos

3.4 CORTADORAS ROTATIVAS O DESBROZADORAS

Son similares a las cortadoras rotativas empleadas en la cosecha de forrajes, peromucho mas robustas. Constan de un eje que gira a altas velocidades (2 000




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r.p.m.) y que impulsa dos ó mas cuchillas situadas en su periferia. Generalmente seutilizan para cortar arbustos y vegetación menor.

Figura 12. Desbrozadora de montaje en tractor agrícola, vista desde laparte de atrás.

4 DESTRONCADORAS

Similares a las hojas empujadoras, pero con elementos en forma de cuña en la caraexterna, que sirven para remover los troncos o tocones.

Figura 13. Destroncadora

5 DESGARRADORASSon brazos metálicos cortos (0,3 a 0,5 m) bastante robustos, que llevan una rejacambiable en su extremo en contacto con el suelo. Se emplean para aflojar lossuelos endurecidos (incluso concreto). Se les conoce como Rippers.

(a) (b)Figura 14. Desgarradora (a) y desgarradora montada en tractor (b).




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6 WINCHES O MALACATESSon tambores cilíndricos que giran, y al girar enrollan un cable que se encuentraamarrado a su superficie. Se utilizan para realizar labores de tiro en lugares de

difícil accesibilidad. Reciben su energía del eje t.d.f. del tractor.La fuerza de tiro depende del modelo, variando entre 13 600 a 63 050 Kg.

Figura 15. Winche accionado por motor (izquierda) y por la toma de fuerzadel tractor.

7 SIERRASPara cortar árboles. Pueden ser manuales, motosierras o sierras de montaje entractor.

Figura 16. Sierra circular accionada por el eje toma de fuerza del tractor.

Figura 17. Motosierra accionada por motor de 2 tiempos.

8 NIVELADORASLas niveladoras son hojas metálicas que se emplean para realizar emparejamiento




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de superficies.Al nivelar, hay cuatro aspectos de la topografía que deben considerarse conatención:

- pendientes; en los EEUU recomiendan considerar una pendiente máxima de12% para riego por gravedad y 20% para riego por aspersión;

- micro relieve;

- macro relieve; y- cobertura del suelo.

8.1 NIVELADORAS DE TIRO

Van montadas sobre un bastidor de gran longitud (9 a 24 m), la hoja tiene unancho de trabajo de 1,5 a 4 m. Se utilizan para nivelar parcelas grandes.

Figura 18. Niveladora de tiro

8.2 NIVELADORAS DE MONTAJE EN TRACTOR

También conocidas como lampones. Son hojas de 2 a 5 m de ancho, que se utilizanpara nivelar áreas pequeñas.

Figura 19. Niveladora de montaje en tractor

8.3 MOTONIVELADORAS

Hojas autopropulsadas de gran versatilidad, utilizadas mayormente en grandesobras.




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Figura 20. Motoniveladora.

Para lograr mejores resultados en la nivelación de terrenos, se puede utilizarniveladoras equipadas con equipos de control láser, que permiten obtenernivelaciones de suelo muy exactas.

Figura 21. Sistema de nivelación con rayos láser. Un sensor (el de laizquierda) se coloca fijo en el campo, el otro sensor se coloca en la

estructura de la niveladora.

9 TRAILLAS O RUFASSe emplean para mover tierra de un lugar a otro generalmente en distanciasgrandes (> 100 m y < 500m), donde las hojas empujadoras resultanantieconómicas. Constan de una cuchilla que corta el material a transportar(generalmente tierra) en su sitio original, y un elevador que lo levanta y coloca en

un deposito, en el cual se le almacena para su transporte. Tienen capacidades de 4a 30 m3. Pueden ser traíllas de:




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- De tiro, y- Autopropulsadas.

Figura 22. Traílla de tiro (izquierda) y autopropulsada (derecha), cargando

material.

10 VOLQUETESSe utilizan para transportar material cuando las distancias son muy grandes ( >500 m). Existen grandes volquetes con capacidades hasta de 85 toneladas.La descarga del material se realiza al inclinar la tolva donde éste se encuentra,gracias a la acción de un cilindro hidráulico.

Figura 23. Volquete con capacidad de carga de 54,4 toneladas y motor de500 Kw.




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Figura 24. Volquete en trabajo con pala cargadora.

11 CARGADORESSe utilizan para elevar materiales (a descargarse en tolvas de volquetes). Constan

de una cuchara o pala en la que se llena el material a cargar, pueden ser:- Frontales, cuando van montados en la parte delantera del tractor, o- Posteriores, cuando van montados en la parte trasera.

Pueden ir montados en tractores de ruedas, o en tractores de cadenas u orugas.La capacidad del cucharón varia según el modelo, de 0.8 m3 a 9.6 m3.

Figura 25. Cargador frontal montado en tractor de ruedas.

CUADRO 4. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL CARGADOR FRONTALMOSTRADO EN LA FIGURA ANTERIOR.

Modelo ZLM30E

Peso 10 000kg

Capacidad del cucharón 1.7 m3

Capacidad de carga cucharón 3 000kg

Fuerza de rotura sobre material a cargar 96kN

Tiempo de levantar, bajar y descargar 5.5s 3.5s 1.2s

Modelo del motor Cummins6Bt5.9

No. de cyl.x diámetro x carrera 6x102mm x 120mm

Potencia motor / velocidad 92kW/2200rpm

Velocidad hacia delante 0-34 km/h

Velocidad hacia atrás 0-35 km/h

Fuerza de tiro máxima 83kN

Neumáticos 17.5-25-12PR

Precio US$27,800




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Figura 26. Cargadores frontales de montaje en tractor agrícola

Figura 27. Cargador de troncos acoplado al brazo de una pala.

12 PALASSirven para excavar zanjas, acequias, estanques, etc.Están constituidas por una unidad motriz, que proporciona la potencia a un brazo opluma, en el extremo de la cual se coloca la pala.La capacidad del cucharón o pala varia de 0.5 a 2.6 m3, según el modelo.

Figura 28. Pala retroexcavadora.




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CUADRO 5. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA PALA MOSTRADA EN LAFIGURA ANTERIOR.

DESCRIPCION

Profundidad máxima de excavación 6 670 mm

Potencia 100KW / 2 000rpmPeso 20 ton

Volumen pala 0.8 ~ 1.2m3

Presión de trabajo del sistema hidráulico 30MPa(34MPa)

Capacidad de la bomba 2 x 200 L/min

Fuerza máxima de excavación 157KN(179KN)

Presión sobre el suelo 0.47Kgf/cm2

Velocidad 7 / 4 Km/h

Figura 29. Pala retroexcavadora de montaje en tractor agrícola.

13 CORTADORA DE CERCOSSon máquinas que permiten recortar los cercos vivos de vegetación. Constan deuna segadora (rotativa o de barra) montada sobre un brazo similar al de unaexcavadora, lo cual permite que se le pueda colocar en distintas posiciones, pararecortar arriba y a los lados del cerco.




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Figura 30. Cortadoras de cercos, realizando el corte de vegetación en untalud y en un cerco vivo.

14 HOYADORASSon máquinas que permiten cavar hoyos en los cuales enterrar postes o columnas.Consisten de un tornillo o auger impulsado a través de una unión universal por el

eje toma de fuerza del tractor. Con una maquina típica, la velocidad del auger es de80 r.p.m. y toma alrededor de medio minuto excavar un hoyo. Los hoyos tienen undiámetro entre 0,15-0,6 m y una profundidad entre 0,9 – 1,5 m

(a) (b)

Figura 31. Hoyadora accionada por el eje toma de fuerza del tractor (a) ypor las las conexiones hidraulicas del tractor (b).

15 . CLAVADORAS DE POSTESSirven para clavar postes en el suelo, como cuando se construye una cerca. Pueden

actuar:- levantando un peso y dejándolo caer sobre el poste, o




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- con un sistema de enganche que permite clavar el poste en el suelo utilizando elpeso del tractor, que se transfiere a través de dicho enganche.

16 SUBSOLADOR Es un brazo rígido de gran fortaleza con una reja en su extremo, que sirve para

romper capas duras ubicadas en el subsuelo. Se diferencia del ripper o desgarrador,en que el subsolador es mas robusto y trabaja a mayores profundidades (0,5 m omas).Se puede adicionar en la parte trasera de la reja del subsolador, dispositivos paraconformar canales de drenaje (en suelos arcillosos) o para tender tubería deplástico.Estudios muestran que es muy ventajoso colocar rejas laterales adyacentes a lareja del subsolador (a manera de aletas) para mejorar el estallamiento del suelo.La distancia entre dos pases sucesivos del subsolador depende de la dureza delsuelo, recomendándose que en caso de realizar dos o mas pases estos deben tenerun ángulo de 45 grados entre sí.La frecuencia de subsolado depende de que tan rápido se vuelve a compactar elsuelo, en promedio se realiza cada 2 a 4 años en suelos agrícolas.

Figura 32. Subsolador equipado con aditamento para enterrar tuberia.

17 ESTABILIZADOR DE SUELOSPermiten cortar, mezclar y pulverizar el suelo en su lugar, agregándole aditivos o

agregados para modificar y estabilizar el suelo, consiguiendo una base sólida.




Figura 33. Estabilizador de suelos.

RESUMEN- El desmonte permite eliminar (total o parcialmente) la vegetación, el

movimiento de tierras permite trasladar volúmenes de material de un lugara otro.

- Debido a la gran fuerza de tracción necesaria en operaciones de desmonte ymovimiento de tierras, se utilizan ampliamente los tractores de oruga.

EJERCICIOS1. La presión ejercida sobre el suelo por los tractores de la tabla 1 es

proporcional a su peso? A que cree que de deba esto?2. Existen rastrillos para malas hierbas? Porqué?3. El drenaje es una labor de desmonte o de movimiento de tierras?

BIBLIOGRAFIA1. BERLIJN J., “Maquinaria de Desmonte y Movimiento de Tierras” Ed. UNA LaMolina, Lima, 1963, 114 p.

2. CULPIN C., “Farm Machinery” BSP Professional Books, Gran Bretaña 1987, 450p.3. ARAUJO H., “Herramientas, maquinas y equipos utilizados en el desarrolloparcelario de los campos Proyecto TTA, Lima 1993, 32 p.4. FAO. Guidelines: Land evaluation for irrigated agriculture. Soils Bulletin 55,Rome 1985.5. ROCKLAND Clearing Equipment, Catálogo 2003.6. UNIVERSITY OF ALASKA, “Agricultural Land Development Practices”, FGV 00241,Fairbanks, 2001.

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